一種UPS故障報警裝置設計與使用維護

張希慶

（唐鋼氣體有限公司，河北唐山 063000）

前言

UPS（Uninterruptible Power System），即不間斷電源，在冶金、石化等工業領域應用十分廣泛，主要用于給自動化系統或電力電子設備提供不間斷的電力供應，為生產的連續性和安全性運行提供保障。UPS 一旦中斷供電，輕則生產中斷，重則關系到現場人員和設備的安危。如何安全使用UPS設備，減少故障率，延長其使用壽命，是作為電氣維護工作中一項重要的問題。

1 UPS工作原理

當市電輸入正常時，UPS 將市電穩壓后供應給負載使用，此時的UPS 就是一臺交流市電穩壓器，同時它還向機內電池充電；當市電中斷（事故停電）時，UPS 立即將機內電池的電能，通過逆變轉換的方法向負載繼續供應220 V 交流電，使負載維持正常工作并保護負載軟、硬件不受損壞。

2 故障分析

現實使用中，由于UPS 安裝位置大都與其負載（DCS 等設備）在同一位置，一旦UPS 進線斷電、掉閘等故障，負載則由電池逆變轉換繼續供電，生產無任何影響，操作人員不能有效監控、及時發現進線故障，這將會導致電池電能耗盡后，負載徹底失電，造成嚴重生產安全事故。唐鋼氣體煉鋼制氧作業區3#空分DCS 系統后備電源采用的是FRUK1110PG 在線式UPS，使用過程中曾發生過一起UPS 進線電源跳閘故障，UPS 及時投入并發出報警聲音，DCS 系統未受絲毫影響，但由于中控室人員不能及時發現，UPS 電池電量耗盡后，DCS 系統停電，空分裝置停機，造成生產中斷，教訓深刻。盡管現在UPS 主機都附帶有報警輸出RS485 或者RS232 接口,但真正做到有效報警還需要轉換模塊和軟件開發，投入成本高，效果并不理想。因此，迫切需要設計一種簡易故障報警裝置，能夠對UPS進線電源進行檢測，一旦停電或故障能夠及時進行報警，防止電池耗盡后負載斷電，滿足工廠生產工藝的連續性要求和安全要求。

3 處理與改進措施

為避免類似故障再次發生，設計了一種簡易實用的UPS 故障報警裝置，能夠對UPS 進線、出線進行在線監測，發生故障能夠及時報警。詳細方案如圖1所示。

圖1 UPS故障報警裝置原理圖

空氣開關1、4 閉合，本裝置投入使用，當UPS進線電源正常時，電源監測繼電器2和電壓檢測表3同時得電，電源監測繼電器常閉接點7斷開，電源失電故障報警指示8 燈滅，無報警；電壓檢測表輔助常開接點6 斷開，輸入電源監測故障指示9 燈滅，無報警；UPS 輸出正常，輸出帶電指示5 顯示正常，無報警；UPS 輸出異常時，輸出帶電指示5 顯示報警。當UPS 進線電源電壓異常時，電壓檢測表3監測到異常，電壓檢測表輔助常開接點6 閉合，輸入電源監測故障指示9 得電報警。當UPS 進線電源失電時，電源監測繼電器2 失電，電源監測繼電器常閉接點7 閉合，電源進線失電故障指示8 得電報警。由于報警回路是由UPS 輸出回路提供電源，不受進線故障即時干擾，這就保證了進線電源故障時，警報回路依然有效。

改造方案能夠對UPS 運行狀況進行及時有效監控，一旦進線電源故障能夠及時進行預警處理，防止電池耗盡后，關鍵負載斷電，給安全生產帶來重大損失。本裝置結構簡單實用、安裝操作方便，能夠滿足工廠生產的穩定性和安全性要求。

4 UPS日常維護措施

4.1 主機維保內容

（1）定期巡檢UPS 顯示面板，運行狀態指示圖，無報警信息，所有運行參數都處于正常值范圍內。

（2）注意聲響變化，若存在接觸不良、繞組短路或變壓器有偏磁現象，則UPS 輸入、輸出隔離變壓器會出現異響。

（3）排風扇過濾網是否堵塞，若堵塞，則會造成主機散熱不良，易燒壞電子元器件。每年除對UPS進行一次徹底的清掃去垢。

（4）如有必要需對UPS 進行斷電檢查。由于輸入端有濾波電容，斷電后端子間有可致命的高壓存在，應逐相對地放電，檢查確認無電后，再對其進行進一步檢查操作。仔細檢查UPS 主機內驅動元件和電路板，特別注意觀察以下部件：電解電容器、變壓器線圈及連接部件和扼流圈、電纜和接線端子等是否有異常。

（5）當裝置具備停電條件時，可斷開UPS 輸入配電柜中的輸入開關，將UPS 置于帶載狀態下運行，以此來確定電池組的后備時間是否在規定范圍之內。如果運行時間較短，則說明電池容量下降，需要及時更換電池；也可斷開電池開關，UPS逆變器將停止工作，可以監測UPS 能否自動地將負載切換到交流旁路電源供電通道上。通常當電池組的端電壓下降到它所預置的自動關機電壓值時，UPS 的逆變器將停止工作，同時UPS 自動地將負載切換到交流旁路電源。在不確定UPS 功能是否正常的情況下，建議不要在正常運行時進行此項監測。

4.2 蓄電池的保養維護

通常UPS 蓄電池為閥控式密封電池，一般是免維護的。但UPS 在供電質量高、很少發生交流電停電的使用環境中，蓄電池會長期處于浮充電狀態，日久就會導致蓄電池化學能與電能相互轉化的活性降低，加速老化而縮短使用壽命。因此，一般每隔3個月應完全停交流電，對蓄電池進行檢查；而每2 年完全充放電一次，放電時間可根據蓄電池的容量和負載大小確定，再按規定再充電8 h以上。根據蓄電池的設計壽命，加強對其進行狀態監測，定期更換。